[发明专利]一种FRP-钢夹层复合管混凝土柱及其制备方法

说明书

一种FRP‑钢夹层复合管混凝土柱及其制备方法，它属于一种土木工程结构构件，具体涉及一种FRP‑钢夹层复合管混凝土柱及其制备方法。本发明的目的是要解决现有钢管混凝土柱和FRP‑钢复合管混凝土柱存在承载力差，FRP管容易破坏的问题。一种FRP‑钢夹层复合管混凝土柱由外至内依次由FRP管、夹层材料、钢管和混凝土四层组成。制备方法：一、制备钢管；二、制备FRP管；三、组利用定位板将FRP管固定在钢管上；四、在FRP管与钢管之间的浇筑夹层灌浆料制备夹层材料；五、在钢管顶部灌入或从底部泵送混凝土，得到FRP‑钢夹层复合管混凝土柱。本发明主要用于制备FRP‑钢夹层复合管混凝土柱。

技术领域

本发明属于一种土木工程结构构件，具体涉及一种FRP-钢夹层复合管混凝土柱及其制备方法。

背景技术

传统的钢管混凝土柱因抗压承载力高、施工方便、抗震性能好等优点在高层建筑、大跨桥梁、地下结构中具有广泛的应用。然而，由于钢管混凝土中的外围钢管直接暴露于使用环境中，在海水、土壤以及湿气较重的大气等恶劣环境下容易锈蚀，钢管混凝土的应用受到了一定的限制。

针对该问题，申请号为201010552899.X的中国发明专利提出了一种FRP-钢复合管混凝土柱，该种构件由FRP-钢复合管和灌入管内的混凝土组成。复合管通过在钢管外表面缠绕FRP并采用树脂胶粘结形成。该种构件的外围FRP能够有效地解决钢材腐蚀问题，同时还能进一步约束混凝土的侧向变形，提高构件的抗压承载力。然而，当外围FRP管直接承担竖向荷载时，树脂基体容易先于纤维发生破坏，影响构件的受力性能和正常使用性能；同时FRP管的制作较为不便，若采用人工缠绕，费时费力，缠绕效果无法保证；若采用机械缠绕，配套模具加工困难，造价较高。

发明内容

本发明的目的是要解决现有钢管混凝土柱和FRP-钢复合管混凝土柱存在承载力差，FRP管容易破坏的问题，而提供一种FRP-钢夹层复合管混凝土柱及其制备方法。

一种FRP-钢夹层复合管混凝土柱，它由外至内依次由FRP管、夹层材料、钢管和混凝土四层组成，且FRP管和夹层材料的高度低于钢管和混凝土的高度。

一种FRP-钢夹层复合管混凝土柱的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备钢管：采用焊接方法制备钢管，并在车床上车平钢管两端，保证钢管端部与管壁垂直；

二、制备FRP管：采用连续纤维纱缠绕工艺将纤维增强塑料沿环向缠绕在模具上，固化后从模具中脱出，即得到FRP管；所述纤维增强塑料为玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、玄武岩纤维增强塑料或芳纶纤维增强塑料中的一种或几种；

三、组装：将FRP管套在钢管外，将两块定位板从钢管两端套在钢管，并利用定位板将FRP管固定在钢管上，保证FRP管截面的中心点与钢管截面的中心点重合，FRP管的高度低于钢管的高度，保证FRP管顶端与钢管顶端的距离为1cm～2cm，FRP管底端与钢管底端的距离为1cm～2cm，且顶部的定位板上设有浇筑口和排气口；

四、浇筑夹层材料：从定位板的浇筑口将浇筑夹层灌浆料浇筑于FRP管与钢管之间的间隙内，待FRP管与钢管之间的浇筑夹层灌浆料养护完成后拆除定位板，即完成在FRP管与钢管制备夹层材料，得到FRP-钢夹层复合管；所述夹层灌浆料为灌浆料、细石混凝土或轻混凝土；

五、将FRP-钢夹层复合管运至施工现场，FRP-钢夹层复合管竖直放置，从顶部灌入或从底部泵送混凝土，充分振捣，待FRP-钢夹层复合管内混凝土养护25～30天，即得到FRP-钢夹层复合管混凝土柱；所述混凝土为普通混凝土或高强混凝土。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明是由FRP管、夹层材料、钢管和混凝土四种材料组成的，可以充分发挥组成材料的性能优势；核心混凝土受到钢管和FRP管的双重约束，处于三向受压状态，大大提高了构件的承载能力；核心混凝土能够避免钢管发生向内屈曲。